მოდალური ანალიზის გაგება

განმარტება: რა არის მოდალური ანალიზი?

მოდალური ანალიზი არის სტრუქტურის ან მექანიკური სისტემის თანდაყოლილი დინამიური თვისებების შესწავლისა და დახასიათების პროცესი. ეს თვისებები - კერძოდ, მისი ბუნებრივი სიხშირეები, დემპინგის კოეფიციენტებიდა რეჟიმის ფორმები—ცნობილია, როგორც სისტემის „მოდალური პარამეტრები“. მოდალური ანალიზი განსაზღვრავს უნიკალურ გზებს, რომლითაც სტრუქტურა ბუნებრივად ვიბრირდება აგზნების შემთხვევაში. ეს ინფორმაცია ფუნდამენტურია ისეთი სტრუქტურების დიზაინისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ დინამიური ძალების გაძლება, ასევე ვიბრაციის რთული პრობლემების აღმოსაფხვრელად და გადასაჭრელად.

მიზანი: მოდალური პარამეტრების იდენტიფიცირება

ყველა სტრუქტურას აქვს მოდალური პარამეტრების უნიკალური ნაკრები, რომლებიც განისაზღვრება მისი ფიზიკური თვისებებით (მასა, სიმტკიცე და დემპფაცია). მოდალური ანალიზის მიზანია ამ პარამეტრების იდენტიფიცირება:

• ბუნებრივი სიხშირეები (ან რეზონანსული სიხშირეები): ეს არის კონკრეტული სიხშირეები, რომლებზეც სტრუქტურა აგზნებისას უდიდესი ამპლიტუდით ვიბრირებს. ნებისმიერი მოცემული სტრუქტურისთვის არსებობს მრავალი ბუნებრივი სიხშირე.
• დემპინგის კოეფიციენტები: ეს პარამეტრი განსაზღვრავს, თუ რამდენად სწრაფად შემცირდება სტრუქტურის ვიბრაციები. ეს არის სტრუქტურაში ენერგიის გაფანტვის საზომი.
• რეჟიმის ფორმები: მოდის ფორმა არის დეფორმაციის ან გადახრის სპეციფიკური ნიმუში, რომელსაც სტრუქტურა განიცდის ერთ-ერთ ბუნებრივ სიხშირეზე ვიბრაციისას. თითოეულ ბუნებრივ სიხშირეს აქვს უნიკალური შესაბამისი მოდის ფორმა.

ამ პარამეტრების იდენტიფიცირებით, ინჟინრებს შეუძლიათ სრულად გაიგონ და იწინასწარმეტყველონ, თუ როგორ უპასუხებს კონსტრუქცია ნებისმიერ დინამიურ დატვირთვას, რომელსაც შეიძლება წააწყდეს ექსპლუატაციის დროს.

მოდალური ანალიზის ტიპები

სტრუქტურის მოდალური პარამეტრების დასადგენად ორი ძირითადი მიდგომა არსებობს:

1. ექსპერიმენტული მოდალური ანალიზი (EMA)

EMA, ასევე ცნობილი როგორც „დარტყმითი ტესტი“, გულისხმობს სტრუქტურის რეაქციის გაზომვას ცნობილ, კონტროლირებად შეყვანის ძალაზე. ეს არის ყველაზე გავრცელებული მეთოდი რეალური სამყაროს აპარატურის ტესტირებისთვის. პროცესი მოიცავს:

1. სტრუქტურის აღგზნება გაზომილი ძალით, როგორც წესი, ინსტრუმენტული დარტყმითი ჩაქუჩი (რომელსაც წვერში ძალის სენსორი აქვს) ან ელექტროდინამიკური შეიკერი.
2. სტრუქტურის ერთ ან რამდენიმე ადგილას ვიბრაციის რეაქციის გაზომვა აქსელერომეტრების გამოყენებით.
3. გამოთვლა სიხშირის რეაგირების ფუნქცია (FRF) თითოეული გაზომვის წერტილისთვის, რაც წარმოადგენს გამომავალი ვიბრაციის შეყვანის ძალასთან თანაფარდობას.
4. სპეციალიზებული პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით FRF-ების ნაკრების ანალიზი ბუნებრივი სიხშირეების, დემპფიკაციისა და მოდის ფორმების ამოსაღებად. შემდეგ პროგრამულ უზრუნველყოფას შეუძლია მოდის ფორმების ანიმაცია, რათა ვიზუალურად წარმოაჩინოს, თუ როგორ დეფორმირდება სტრუქტურა თითოეულ ბუნებრივ სიხშირეზე.

2. ოპერაციული მოდალური ანალიზი (OMA)

OMA გამოიყენება მაშინ, როდესაც კონტროლირებადი შემავალი ძალის გამოყენება არაპრაქტიკული ან შეუძლებელია, ან როდესაც მნიშვნელოვანია სტრუქტურის ქცევის გაგება რეალურ ექსპლუატაციის პირობებში. OMA-ში იზომება მხოლოდ სტრუქტურის გამომავალი რეაქცია (აქსელერომეტრების გამოყენებით), როდესაც ის აღიგზნება მისი ნორმალური ექსპლუატაციის ან გარემო ძალებით (მაგ., ქარი ხიდზე, გზის შემავალი ძალა მანქანაზე ან ექსპლუატაციის ძალები მომუშავე მანქანაში). შემდეგ გამოიყენება მოწინავე ალგორითმები მხოლოდ რეაგირების მონაცემებიდან მოდალური პარამეტრების ამოსაღებად. ეს უფრო რთული, მაგრამ ზოგჯერ აუცილებელი მიდგომაა.

3. ანალიტიკური მოდალური ანალიზი (FEA)

ეს არის წმინდა თეორიული მიდგომა, რომელიც იყენებს კომპიუტერულ მოდელებს, ყველაზე ხშირად სასრული ელემენტების ანალიზი (FEA)ინჟინრები ქმნიან სტრუქტურის ვირტუალურ მოდელს და პროგრამული უზრუნველყოფა ითვლის პროგნოზირებულ მოდალურ პარამეტრებს. EMA ხშირად ხორციელდება ამ FEA მოდელების სიზუსტის დასადასტურებლად და დასაზუსტებლად.

მოდალური ანალიზის გამოყენება

• რეზონანსული პრობლემების მოგვარება: მისი ყველაზე გავრცელებული გამოყენება. თუ მანქანას მაღალი ვიბრაცია აქვს, მოდალური ანალიზით შესაძლებელია იმის დადგენა, აღიძვრება თუ არა სტრუქტურული ბუნებრივი სიხშირე ოპერაციული ძალით.
• დიზაინის ვალიდაცია: ინჟინრები მას იყენებენ იმის დასადასტურებლად, რომ ახალი პროდუქტის ბუნებრივი სიხშირეები ახლოს არ არის არცერთ ცნობილ აგზნების სიხშირესთან (მაგ., ძრავის ბრუნვის სიჩქარე, პირის გავლის სიხშირე).
• სტრუქტურული მოდიფიკაცია: თუ რეზონანსული პრობლემა აღმოჩნდება, მოდალური მოდელის გამოყენება შესაძლებელია „რა მოხდებოდა, თუ“ ანალიზების შესასრულებლად, რათა დადგინდეს მისი გამოსწორების ყველაზე ეფექტური გზა (მაგ., „სად უნდა დავამატო გამაძლიერებელი, რომ ეს ბუნებრივი სიხშირე უფრო მაღლა ავიწიო?“).
• სტრუქტურული ჯანმრთელობის მონიტორინგი: სტრუქტურის მოდალური პარამეტრების დროთა განმავლობაში ცვლილებები შეიძლება მიუთითებდეს დაზიანების, მაგალითად, ბზარის არსებობაზე.

← დაბრუნება მთავარ ინდექსზე